Kas ir ģimnosēklas?

Gimnosēkļi: cikādes konusi. Maxfocus/iStock/Getty Images Plus

Gymnosperms ir bezziedu augi, kas ražo čiekurus un sēklas. Termins 'gymnosperm' burtiski nozīmē 'kailu sēklu', jo ģimnosēklas sēklas nav iekļautas olnīcā. Drīzāk tie atrodas atklāti uz lapām līdzīgu struktūru, ko sauc par seglapām, virsmas. Gimnosēkļi ir apakškaraļvalsts vaskulārie augi Embyophyta un tajos ietilpst skujkoki, cikādes, ginkgo un gnetofīti. Daži no atpazīstamākajiem šo koka krūmu un koku piemēriem ir priedes, egles, egles un ginkgo. Gimnosēkļu ir daudz mērenā joslā mežos un boreāls mežs biomi ar sugām, kas var panest mitrus vai sausus apstākļus.

Atšķirībā no segsēkļi , ģimnosēklas neražo ziedus vai augļus. Tiek uzskatīts, ka tie ir pirmie vaskulārie augi, kas apdzīvoja zemi, kas parādījās triasa periodā aptuveni pirms 245–208 miljoniem gadu. Attīstība a asinsvadu sistēma spēj transportēt ūdeni visā augā, kas ļāva ģimnosēklas zemes kolonizācijai. Mūsdienās ir vairāk nekā tūkstotis ģimnosēkļu sugu, kas pieder četrām galvenajām nodaļām: Coniferophyta , Cycadophyta , Ginkgophyta , un Gnetophyta .

Coniferophyta

Gimnosēkļi: cikādes konusi. Maxfocus/iStock/Getty Images Plus

The Coniferophyta nodaļa satur skujkoki , kurām ir vislielākā sugu dažādība starp ģimnosēkļiem. Lielākā daļaskujkokiir mūžzaļi (saglabā lapas visu gadu), un tajos ietilpst daži no lielākajiem, garākajiem un vecākajiem kokiem uz planētas. Skujkoku piemēri ir priedes, sekvojas, egles, hemlocks un egles. Skujkoki ir nozīmīgs ekonomiskais zāģmateriālu un tādu izstrādājumu, piemēram, papīra, avots, kas iegūti no koka. Gimnosēklu koksne tiek uzskatīta par skujkoku atšķirībā no dažu segsēklu cietkoksnes.

Vārds skujkoks nozīmē 'čiekuru nesējs', kas ir raksturīga skujkokiem raksturīga iezīme. Konusos atrodas skujkoku vīriešu un sieviešu reproduktīvās struktūras. Lielākā daļa skujkoku ir vienmāju , kas nozīmē, ka uz viena koka var atrast gan vīriešu, gan sieviešu čiekurus.

Vēl viena viegli atpazīstama skujkoku iezīme ir to adatveida raksturs lapas . Dažādas skujkoku dzimtas, piemēram Pinaceae (priedes) un Cupressaceae (cipreses), izceļas pēc esošo lapu veida. Priedēm ir vienas adatai līdzīgas lapas vai skuju lapu juceklis gar kātu. Kipresēm gar kātiem ir plakanas, zvīņveida lapas. Citi ģints skujkoki Agatis ir biezas, eliptiskas lapas un ģints skujkoki Nageia ir platas, plakanas lapas.

Skujkoki ir pamanāmi taigas meža bioma pārstāvji, un tiem ir pielāgošanās dzīvei aukstajā boreālo mežu vidē. Koku augstā, trīsstūrveida forma ļauj sniegam vieglāk nokrist no zariem un neļauj tiem lūzt zem ledus svara. Skujkokiem ar skuju lapām ir arī vaska pārklājums uz lapu virsmas, kas palīdz novērst ūdens zudumu sausā klimatā.

Cycadophyta

Sago Palms (Cycads), Kyushu, Japāna. Schafer & Hill /Moment Mobile/Getty Images

The Cycadophyta ģimnosēklu sadalījumā ietilpst cikādes. Cikādes ir sastopami tropu mežos un subtropu reģionos. Šiem mūžzaļajiem augiem ir spalvām līdzīga lapu struktūra un gari stublāji, kas lielās lapas izplata pāri biezajam, kokainajam stumbram. No pirmā acu uzmetiena cikādes var atgādināt palmas, taču tās nav saistītas. Šie augi var dzīvot daudzus gadus un tiem ir lēns augšanas process. Piemēram, King Sago palmai var paiet līdz 50 gadiem, lai tā sasniegtu 10 pēdas.

Atšķirībā no daudziem skujkokiem, cikādes koki ražo tikai vīriešu kārtas čiekurus (ražo ziedputekšņus) vai sieviešu čiekurus (ražo olšūnas). Sievietes, kas ražo čiekurus, sēklas ražos tikai tad, ja tuvumā atrodas tēviņš. Cikādes apputeksnēšanā galvenokārt paļaujas uz kukaiņiem, un dzīvnieki palīdz izkliedēt to lielās, krāsainās sēklas.

Cikāžu saknes kolonizē fotosintētiskās baktērijas cianobaktērijas. Šie mikrobi ražo noteiktas indes un neirotoksīnus, kas uzkrājas augu sēklās. Tiek uzskatīts, ka toksīni nodrošina aizsardzību pretbaktērijasun sēnīšu parazīti. Cikāžu sēklas var būt bīstamas mājdzīvniekiem un cilvēkiem, ja tās tiek norītas.

Ginkgophyta

Šis ir uz augšu vērsts skats uz ginkgo koka zariem un lapām rudenī. Bendžamins Torode/Moment/Getty Images

Ginkgo biloba ir vienīgie izdzīvojušie augi Ginkgophyta ģimnosēklu sadalīšana. Mūsdienās dabiski augošie ginkgo augi ir ekskluzīvi Ķīnā. Ginkgo var dzīvot tūkstošiem gadu, un tiem ir raksturīgas vēdekļveida, lapkoku lapas, kas rudenī kļūst dzeltenas. Ginkgo biloba ir diezgan lieli, un garākie koki sasniedz 160 pēdas. Vecākiem kokiem ir biezi stumbri un dziļas saknes.

Ginkgo zelt labi saules apgaismotās vietās, kas saņem daudz ūdens un ir daudz augsnes drenāžas. Tāpat kā cikādes, ginkgo augi ražo vai nu tēviņus, vai mātīšu čiekurus, un tajos tiek izmantotas spermas šūnas flagellas peldēt uz olu sievietes olšūnā. Šie izturīgie koki ir ugunsizturīgi, izturīgi pret kaitēkļiem un slimībām, un tie ražo ķīmiskas vielas, kurām, domājams, ir ārstnieciska vērtība, tostarp vairākas flavinoīdi un terpēni ar antioksidanta, pretiekaisuma un pretmikrobu īpašībām.

Gnetophyta

Šajā attēlā redzams ģimnosēklas Welwitschia mirabilis, kas atrodams tikai Āfrikas tuksnesī Namībijā. Artush/iStock/Getty Images Plus

Gymnosperm nodaļa Gnetophyta ir neliels sugu skaits (65), kas sastopamas trīs ģintīs: Efedra , Gnetum , un Velviča . Daudzas sugas no ģints Efedra ir krūmi, ko var atrast Amerikas tuksnešainajos reģionos vai augstajos, vēsajos Himalaju kalnu reģionos Indijā. Noteikti Efedra sugām ir ārstnieciskas īpašības, un tās ir dekongestanta medikamenta efedrīna avots. Efedra sugām ir tievi stublāji un zvīņveidīgas lapas.

Gnetum sugās ir daži krūmi un koki, bet lielākā daļa ir koksnes vīnogulāji, kas kāpj apkārt citiem augiem. Viņi apdzīvo tropu lietus meži un ar platām, plakanām lapām, kas atgādina ziedošu augu lapas. Vīriešu un sieviešu reproduktīvie čiekuri atrodas atsevišķos kokos un bieži vien atgādina ziedus, lai gan tie nav. Arī šo augu asinsvadu audu struktūra ir līdzīga tai ziedoši augi .

Velviča ir viena suga, W. mirabilis . Šie augi dzīvo tikai Āfrikas tuksnesī Namībijā. Tie ir ļoti neparasti ar to, ka tiem ir liels kāts, kas paliek tuvu zemei, divas lielas izliektas lapas, kas augot sadalās citās lapās, un liela, dziļa mietsakne. Šis augs var izturēt ārkārtēju tuksneša karstumu līdz 50°C (122°F), kā arī ūdens trūkumu (1-10 cm gadā). Vīrietis W. mirabilis čiekuri ir spilgti krāsoti, un gan vīriešu, gan sieviešu čiekuri satur nektāru, lai piesaistītu kukaiņus.

Gymnosperm dzīves cikls

Wikimedia Commons /CC BY 3.0 ' id='mntl-sc-block-image_2-0-21' />

Skujkoku dzīves cikls. Džodlofs, Harisons, Bītrī, MPF un RoRo/ Wikimedia Commons /CC BY 3.0

Gimnosēklas dzīves ciklā augi mainās starp seksuālo fāzi un aseksuālo fāzi. Šis dzīves cikla veids ir pazīstams kā paaudžu maiņa . Gametu veidošanās notiek dzimumfāzē vai gametofītu paaudze no cikla. Sporas tiek ražoti aseksuālā fāzē vai sporofītu paaudze . Atšķirībā no iekšā nevaskulāri augi , dominējošā augu dzīves cikla fāze vaskulārajiem augiem ir sporoftiju paaudze.

Gimnosēkļos augu sporofīts tiek atzīts par paša auga lielāko daļu, ieskaitot saknes, lapas, stublājus un čiekurus. The šūnas augu sporofīti ir diploīds un satur divus pilnus komplektus hromosomas . Sporofīts ir atbildīgs par ražošanu haploīds sporas, izmantojot procesu mejoze . Saturot vienu pilnu hromosomu komplektu, sporas attīstās par haploīdām gametofīti . Augu gametofīti ražo vīriešus un mātītes gametas kas apvienojas apputeksnēšanā, veidojot jaunu diploīdu zigotu. Zigota nobriest par jaunu diploīdu sporofītu, tādējādi pabeidzot ciklu. Gimnosēkļi lielāko daļu sava dzīves cikla pavada sporofītu fāzē, un gametofītu paaudzes izdzīvošana ir pilnībā atkarīga no sporofītu paaudzes.

Gymnosperm reprodukcija

Wikimedia Commons /CC BY 4.0 ' id='mntl-sc-block-image_2-0-25' />

Gymnosperm reprodukcija. CNX OpenStax/ Wikimedia Commons /CC BY 4.0

Sieviešu dzimumšūnas (megasporas) tiek ražotas gametofītu struktūrās, ko sauc arhegonija kas atrodas ovulācijas konusos. Vīriešu dzimumšūnas (mikroporas) tiek ražotas ziedputekšņi čiekuri un attīstās ziedputekšņu graudos. Dažām ģimnosēklu sugām uz viena koka ir vīrišķie un mātītie čiekuri, savukārt citām ir atsevišķi vīrišķo vai mātīšu konusu veidojošie koki. Lai notiktu apputeksnēšana, gametām ir jāsaskaras vienai ar otru. Tas parasti notiek ar vēja, dzīvnieku vai kukaiņu pārnesi.

Mēslošanaģimnosēkļos rodas, kad ziedputekšņu graudi saskaras ar sievietes olšūnu un uzdīgst. Spermas šūnas nonāk olšūnā olšūnas iekšpusē un apaugļo olu. Skujkokos un gnetofītos spermatozoīdiem nav karogu, un tiem jāsasniedz olšūna, veidojot a putekšņu caurule . Cikādiem un ginkgo spermatozoīdiem ar karogiem peld olas virzienā, lai apaugļotos. Pēc apaugļošanas iegūtā zigota attīstās ģimnosperma sēklā un veido jaunu sporofītu.

Galvenie punkti

• Gimnosēklas ir bezziedu augi, kas ražo sēklas. Viņi pieder apakškaraļvalstij Embophyta .
• Termins 'gymnosperm' burtiski nozīmē 'kailas sēklas'. Tas ir tāpēc, ka ģimnosēklu ražotās sēklas nav iekļautas olnīcā. Tā vietā ģimnosēklas sēklas atrodas atklātas lapām līdzīgu struktūru, ko sauc par seglapām, virsmas.
• Četras galvenās ģimnosēkļu nodaļas ir skuju dzimtas augu dzimtas augu dzimtas augi (Coniferophyta), Cycadophyta, Ginkgophyta un Gnetophyta.
• Dzimtasēkļi bieži sastopami mērenos mežos un boreālos mežu biomos. Visizplatītākie ģimnospermu veidi ir skujkoki, cikādes, ginkgo un gnetofīti.

Avoti

Asaravala, Manish u.c. Triasa periods: tektonika un paleoklimats. Triasa perioda tektonika , Kalifornijas Universitātes Paleontoloģijas muzejs, www.ucmp.berkeley.edu/mesozoic/triassic/triassictect.html.

Freizers, Dženifera. Vai cikādes ir sociālie augi? Zinātniskais amerikāņu emuāru tīkls , 2013. gada 16. oktobris, blogs.scientificamerican.com/artful-amoeba/are-cycads-social-plants/.

Pallardy, Stīvens G. Koksnes augu ķermenis. Koksnes augu fizioloģija , 2008. gada 20. maijs, 9.–38. lpp., doi:10.1016/b978-012088765-1.50003-8.

Vāgners, Armīns u.c. Lignifikācija un lignīna manipulācijas skujkokos. Botānisko pētījumu sasniegumi , sēj. 61, 2012. gada 8. jūnijs, 37.–76. lpp., doi:10.1016/b978-0-12-416023-1.00002-1.​